电子设备制造工艺——电子产品制造工艺

电子设备制造工艺技术桂林电子科技大学机电工程学院陈小勇2011-12-10第1章电子工艺技术1.1电子工艺基础知识1.2电子工艺的发展现状1.3电子工艺操作安全知识1.4电子产品的形成与制造工艺1.1电子工艺基础知识一、现代制造工艺的形成工艺：生产者利用生产设备和生产工具，对各种原材料、半成品进行加工或处理，使之最后成为符合技术要求的产品。工艺发源于个人的操作经验和手工技能，是人类生产按劳动中不断积累起来并经过总结的操作经验和技术能力。1.1电子工艺基础知识二、电子工艺研究的范围材料（Material）电子整机产品和技术水平主要取决于元器件制造工业和材料科学的发展水平。设备（Machine）方法（Method）人力（Manpower）管理（Management）1.1电子工艺基础知识三、电子工艺学的特点电子工艺学是电子产品（计算机、仪器仪表、通信设备、自动控制）制造工艺。涉猎极其广泛的学科（包括电子材料、元件、器件、整件、整机和系统）。1.2电子工艺的发展现状先进的工艺与陈旧的工艺并存，引进的技术与落后管理并存。我国电子制造业的薄弱环节：“缺心”、“少魂”、“人才匮乏”。本课程培养目标：有技术、会操作，能解决现场技术问题和工艺技术或现场管理人才。1.3电子工艺操作安全知识保证生产安全，避免造成电的、机械的或热的损伤。1、触电2、生产操作中常见的电击危险3、安全用电操作知识4、触电紧急救护5、防静电1.4电子产品的形成与制造工艺流程简介1.4.1电子产品的组成结构与形成过程电子产品的形成也和其他产品一样，必须经历：新产品的研制、试制试产、测试验证和大批量生产几个阶段。1.4.2电子产品生产的基本工艺流程可见，电子产品系统是由整机，整机由部件，部件由零件和元器件等组成。电子产品的装配过程是先将零件、元器件组装成部件，再将部件组装成整机，其核心工作是将元器件组装成一定功能的电路板部件或叫组件PCBA。1.4.3电子企业的场地布局1.4.3.1设计场地工艺布局应考虑的因素1.企业的产品结构、设备类型和投资规模2.产品生产工艺流程的优化和企业的水电气网络等系统的配置，要尽量简化工艺流程，缩短系统线路，节省投资。3.尽量保证物流的顺畅、管理方便等。4.要考虑生产环境的整洁、有序、噪音和污染工装管理工艺装备是保证实施工艺的必要装备的总称,是企业实施工艺的重要保证，是保证产品质量，提高劳动效率、改善劳动条件的重要手段。古人说：“工欲善其事，必先利其器”，这个“器”就是指工具，到现代则发展为系统的工艺装备。先进的工艺总是与先进的工艺装备紧密联系在一起的，任何一种先进的工艺，如果没有先进的工艺装备作手段，就不可能在现代工业化大生产中发挥，因此合理的组织工装的设计、制造、发放、保管和维修工作，是工艺管理的主要任务之一。工艺装备的分类1.按用途分类主要有下列五类：各种生产设备(如传送生产线、焊接设备等)；各种调试、检测用的仪器仪表；各种装配及调试用的夹具；存放各种材料、半成品及成品的容器及车辆；各工位操作用的工具。2.按适用性分类通用工装:又称标准的工艺装备，它适用于制造不同产品。这些通用工装是由专业生产工具的企业制造的，企业可按需订购；专用工装:又称非标准的工装。它是专为某种产品生产所研制的，通常是由企业自制或委托外单位设计制造。3.按配置的时间分类“0”批工装:在设计性试制阶段配置，约占工装总数(即正式投产时的工装总数)的25—30%。“I”批工装:在生产性试制阶段配置，约占总数的70%。“II”批工装:在正式投产阶段需补充配置的工装，它占的比例很小，一般小于5%。1.2工艺装备的研制1.必须研制的工装(1)基板调试检测仪(2)专用存放器具及车辆文明生产要求生产过程的原材料、半成品、成品必须妥善放置，以防损坏及保持生产场地的整齐。一般体积较小的元器件、零部件可以用通用塑料箱存放，体积较大容易损坏的零部件必须制造专用的存放箱或存放车。1.2工艺装备的管理1、研制程序：2.工装的编号无线电工业的编号有三部分组成：2.领用各使用部门必须根据工艺文件中的工装明细表向各有关仓库领取，并办理领用手续。3.维护设备及专用调试检测仪分别由设备科及工艺科负责维护，其它工装由使用部门负责维护。4.报废工装正常损耗，无法修复，可办理报废补领手续，如责任性损坏或遗失，要根据情节赔偿。工装定额管理工业企业定额管理的对象主要是材料消耗及工时消耗两大类，加强对工艺定额的管理工作，不断提高工艺定额的水平，是企业降低成本、提高经济效益的主要途径。制订好工艺定额，加强工艺定额的贯彻实施，及时修订定额，是工艺管理的重要任务之一。2.1材料消耗定额1.材料消耗的构成(1)有效的消耗：指产品制造所消耗材料。(2)工艺性消耗：指材料在加工过程中由于改变物理化学性能所产生的消耗。(3)非工艺性消耗：指上述两种消耗以外的消耗，是由于管理不善而引起的消耗，它属于不正常的消耗。材料消耗定额=有效消耗+工艺消耗2.整机组装生产的材料消耗(1)元器件的消耗有效消耗:装入整机的元器件;工艺性消耗:生产过程出现的元器件失效（元器件本身存在缺陷；不恰当的工艺应力造成的失效）。注意：只有失效概率低于规定的质量指标(元器件上机不良率)，才属于工艺性消耗。当元器件的上机不良率超过规定的质量指标，则属于非工艺消耗。(2)辅助材料的消耗电子产品装联所消耗的辅助材料，用量较大的主要有焊接用的焊锡丝、焊锡条、助焊剂、松香、各种胶粘剂(带)等。其消耗定额的计算方法如下：①实际测定法，一般对有效消耗采用实际称量来测定，如焊锡消耗，可取十块印制板，用称量法测量在焊接前后重量的增加值，即可计算出每块板用锡的平均值。②经验统计法，一般根据材料消耗的统计资料，及不同车间使用的情况进行分析核实，从而确定一个合适的工艺性消耗值。3.材料消耗定额的管理(1)建立元器件的失效分析制度生产部门对失效元器件应认真的收集，建立一物一卡一袋，并作好失效背景(失效时间、故障现象、失效模式等)登记，质量部门应定期进行分析，分清元器件厂及整机厂责任(即元器件本身质量不良还是工艺故障引起的失效)，以便进行元器件上机不良率及工艺不良率的考核，努力将非工艺性消耗控制在最低程度。(2)定期修订定额定额员必须定期进行实际消耗的技术分析工作，针对薄弱环节和浪费现象提出节约材料的改进意见，并督促实现，从而不断的降低材料的非工艺性消耗。随着产品结构的改进，先进工艺的采用、工人操作技能的提高和材料节约措施的实施，定额员必须不断的修改定额。(3)加强材料的管理尽量压缩物资的储备，一般控制在三个月内。必须实行先进先出的管理办法。必须严格按材料消耗定额限额发料。2.2工时消耗定额工时消耗定额是指在一定的生产技术和组织管理条件下，为生产一件合格产品(或完成一定工作)预先规定的劳动时间消耗。它是编制生产计划，确定产量定额及合理安排劳动力的依据，是企业实行经济核算和经济责任制考核的基础，是用以衡量企业是否正确贯彻劳动分配制度的尺度，组织劳动竞赛的评比标准。制订合理先进的工时消耗定额是企业合理安排劳动力，提高劳动生产率的重要手段。1.标准工时定额的制订(1)测定法：就是利用秒表反复多次的测定某一基本装联动作所消耗的时间。(2)经验法：是根据以往的生产经验，来推算出工时。(3)统计法：是根据长期积累的统计资料及国内外同行工时定额资料，结合本企业的实际情况，而确定的工时。(4)PTC法：称为“预定动作时间标准”目前已有30～40种之多，著名的有动作时间分析法(MTA)、工作因素法(WF)、方法时间测定(DMT)、空间动时间(DMT)、它们的基本做法是把作业分解成基本动作，如伸手、抓、放等，并规定出这些基本动作的标准时间，然后集合这些时间值，就能确定该作业的定额时间。(5)MODAPTS法：又称“模特排时法”，它较前几种方法更简便易行，比较适用于小批量多品种、产品更新换代快的手工生产定额时间的确定。它以手指移动2.5公分距离时平均需要的时间为单位动作时间，称为1MOD(1MOD=0.129S)，而将身体其它部位的动作归纳为21种基本动作，它们的动作时间均为手指动作时间的整数倍。所以，只要将作业动作分解为基本动作，就可根据MOD标准时间推算出工时定额。补充2：装联工艺概述1装联工艺分类2装联工艺过程3装联流水线设备4装联应具备的条件1.装联等级2.装联工艺种类钎焊钎焊是利用熔点比母材低的金属作为钎料，加热后，钎料熔化，焊件不熔化，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散，将焊件牢固的连接在一起。钎焊根据钎料熔点的不同将钎焊分为软钎焊和硬钎焊（1）软钎焊：软钎焊的钎料熔点低于450°C，接头强度较低(小于70MPa)。（2）硬钎焊：硬钎焊的钎料熔点高于450°C，接头强度较高(大于200MPa)。钎焊接头的承载能力与接头连接面大小有关。因此，钎焊一般采用搭接接头和套件镶接，以弥补钎焊强度的不足。熔焊焊接过程中,将焊件接头加热至熔化状态,不加压力完成焊接的方法。熔焊是焊接技术中应用最广的焊接方法。手工电弧焊、埋弧焊、气体保护电弧焊、电渣焊等均属熔焊。超声焊超声焊是利用超声波发生器产生的能量，通过换能器在超高频的磁场感应下，迅速伸缩而产生弹性振动，使劈刀相应振动，同时在劈刀上施加一定的压力于是劈刀在这两种力的共同作用下，带动AI丝在被焊区的金属化层如（AI膜）表面迅速摩擦，使AI丝和AI膜表面产生塑性变形，这种形变也破坏了AI层界面的氧化屋，使两个纯净的金属表面紧密接触达到原子间的结合从而形成焊接。主要焊接材料为铝（AI）线，焊头一般为楔形。2装联工艺过程2.1装联过程的组成单元1.工序产品的装联过程是由一系列工序组成，工序是产品加工全过程所经历的按一定顺序排列的各种工艺过程，每个工序都由一个或一组工人在某一工作地（区域）,负责完成同一类型的作业内容。2.工位流水线上每一个工人所处的工作地就称为一个工位。3.工步每个工位的工人在进行操作时，其作业内容可分为若干个步骤，这个步骤称为工步。2.2整机装联的工艺流程3装联流水线设备3.1常用流水线设备的形式(1)输送带式传送机•采用连续缓慢运行(无级变速);•可任何部位取放产品；•适用轻型产品；•结构简单，造价低；•适应性强，应用较广泛。（2）滚子链传送机闭路环形线：它是以带工装框架台车为载体构件，以滚子链为联动构件的传送机。•采用连续缓慢运行无级变速（0.3～2m/min）•在运行中操作，形成一种动态作业。•用于印制板插件线。开路直行线：采用直行滑道、拨爪推动式传送结构。•连续缓慢运行，无级变速（0.3～2m/min）•在运行中操作，形成一种动态作业。•用于印制板插件线，•可与自动焊接设备连为一体。（3）双链条拖动托板式传送机它是工装托板为载体构件，以双链条拖动的传送机。通过安装一些辅助装置，实现工装托板的升降、旋转、移送、加速、供电等功能，满足作业需要的各种功能。•运行方式有连续运行和间歇运行两种动作。•一般应用于产品的整机装配调试线及最终检验包装线。（4）自动化设备流水线在SMT生产中,将各种自动化的单机连接成自动化的生产线,它是光、机、电、仪、微处理机五为一体的设备。印制电路板由自动装板机送入自动生产线，在传送带的输送下完成各道工序的安装内容，如：自动装板→印刷焊膏→贴上片状元件→再流焊接→自动检查→自动下板。•。3.2流水线的节拍形式1.强制节拍(又称为定时节拍)传送线是作间歇运动，每隔一个固定的时间间隔，传送线向前移动一个规定的距离。每个动作周期就是一个生产节拍时间,两次运行的间隔时间就是工人的作业时间。优点：能控制均衡生产，保证作业计划的按时完成;缺点：操作工人情绪紧张，在遇到难点往往草率处理，影响产品的质量。工时利用率降低，不利于发挥工人的主观能动性。适用性：整机组装生产线。2.相对强制节拍（又称为带缓冲的强制节拍）它是在强制节拍的基础上留有一定的缓冲余地，这种节拍形式的流水线，线体运载着在制品始终在匀速缓慢的移动。实现缓冲的方式有两种：工人在线体上操作，遇到难点时可利用延长作业点位